国内外先进煤气化工艺技术的评述

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1、国内外先进煤气化工艺技术的评述作者/来源：章荣林（中国天辰工程有限公司，天津 300400）  日期：2009-04-05    我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。1几种煤加

2、压气化工艺技术的现状及优缺点1.1 壳牌（Shell）干煤粉加压气化工艺技术   壳牌干煤粉加压气化工艺技术，属于气流床加压气化技术。可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤。入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉。如需添加助熔剂，原料煤可以与助熔剂在磨煤机中混磨。干燥后的粉煤用氮气气动输送至加料斗中，再用高压氮气输送到气化炉，从气化炉下部的喷嘴进入气化炉。属多烧嘴上行制气。目前国外最大的气化炉日处理煤2000t，气化压力为3.0MPa，国外这一套是用于商业化联合循环发电，尚无更高气化压力和用于煤化工生产的业绩。这种气化炉是采

3、用水冷壁，无耐火砖衬里。熔融灰渣沿水冷壁而下，排入炉底水槽。水冷壁内壁涂有一层SiC耐火材料，熔渣在水冷壁上结成固体熔渣层，达到以渣抗渣的目的。为便于检修，水冷壁与气化炉壳体间留有800mm环隙。环隙间充有250～300℃的有压合成气。为调节炉温，需向气化炉内输入中压过热蒸汽。采用废热锅炉冷却回收煤气的显热，副产蒸汽。气化温度可以达到1400～1600℃，气化压力可达3.0～4.0MPa，可以气化高灰熔点的煤，但需在原料煤中添加石灰石作助熔剂。该种炉型原设计是用于联合循环发电的，国内从本世纪初至今已签订技术引进合同16套20台气化

4、炉，其最终产品有合成氨、H2、甲醇，气化压力3.0～4.0MPa。其特点是干煤粉进料，用高压氮气气动输送入炉，对输煤粉系统的防爆要求严格；气化炉烧嘴为多喷嘴，有4个对称式布置，调节负荷比较灵活；为了防止高温气体排出时夹带的熔融态和粘结性飞灰在气化炉后的输气导管换热器、废热锅炉管壁粘结，采取将高温除灰后的部分300～350℃、含尘量2mg/m3左右的气体与部分水洗后160～165℃、含尘量1mg/m3左右的气体混合，混合后的气体温度约200℃，用返回气循环压缩机加压送到气化炉顶部，将气化炉排出的高温合成气激冷至900℃后，再进入废热

5、锅炉热量回收系统。返回气的量很大，相当于气化装置产气量的80%～85%，因返回气温度高达200℃、含尘、CO含量高达65%左右、又含有H2S，对返回气循环压缩机的密封性能和操作条件要求十分苛刻，不但投资高，多耗动力，而且出故障的环节也多；出废热锅炉后的合成气，采用高温中压陶瓷过滤器，在高温下除去夹带的飞灰，陶瓷过滤器不但投资高，而且维修工作量大，每年需要更换一次过热元件，以投煤量1000t/d的气化装置为例，每年需500万元，维修费用也高。废热锅炉维修工作量也大，故障也多，维修费用也高。据介绍，碳转化率可达98%～99%；冷煤气效

6、率高达80%～83%；合成气有效气（CO＋H2）含量高达90%左右，有效气（CO＋H2）比煤耗550～600kg/km3，比氧耗330～360m3/km3（用河南新密煤时，比煤耗为709kg/km3，比氧耗为367.2m3/km3。所以在这里要说明一点，无论哪一种煤气化技术，资料上介绍的比煤耗和比氧耗都是在特定条件下的数据，某一煤种确切的数据，应该在煤试烧后方能获得，在做方案比较的时候可以用气化工艺计算的方法求得，要用同一个煤种数据作为评价的依据。）；比蒸汽耗120～150kg/km3；可副产蒸汽880～900kg/km3。其存在

7、的问题是气化装置的氮气（或CO2）消耗量相当大，还需配套超高压氮压机、高压氮压机、低压氮压机，以及激冷气压缩机，不但投资高，而且能耗也高。生产上，煤的干燥、磨粉增加的动力能耗，输入中压过热蒸汽［水蒸汽与煤比为（0.22～0.25）∶1，相当于水煤浆中含水20%］等所增加的煤耗、动力能耗，相应抵消了干法进料的煤耗和氧耗低的优点。另一点是专利商在国外只有一套用于发电的装置，缺乏用于煤化工生产的业绩。荷兰怒恩电力公司布根努姆电厂的（Demkolec）煤气联合循环发电装置为调峰电厂。据中国氮肥工业协会赴欧洲技术考察报告介绍，该发电装置设计

8、气化炉投煤量为2000t/d，设计发电能力284MW，外送电253MW（外送电应为2216.28GWh/a）,自用电31MW，全部总投资（按1989年物价指数）为850×106荷兰盾，折350×106欧元（3.5亿欧元）其中：   气化装置占27%